专利名称：一种风引化学灌浆装置及其灌浆的方法
技术领域：
本发明涉及一种风引化学灌浆装置及灌浆方法，尤其是能针对水压大、流量大的漏水情况的灌浆装置及灌浆方法。
背景技术：
漏水是在水库大坝、地下结构等在建工程或已建工程中常见的病害之一，主要表现各类为结构缝、变形缝、裂缝、裂隙等漏水，严重者会直接影响到工程施工或建筑物的运行和使用。目前，针对上述漏水的处理方法，工程上主要采用化学灌浆的施工方法，所采用的灌浆材料大多是水溶性或者油溶性高分子聚合物弹性材料，该类材料遇水后会立即发生反应而膨胀，能自适应漏水通道的伸缩、沉降变形要求，从而达到止水堵漏的目的。但是，现有化学灌浆方法采用电动泵、手摇泵等单纯依靠压力推进，只具备单一的压风或压浆功能，在有压水存在的情况下，容易导致浆液在顶水而上的过程中与水反应，因自身粘度增加和沿程压力损失增大而造成拥堵，最终结果为浆液扩散范围有限，达不到预期灌浆效果。
发明内容
本发明为解决在压力水存在情况下单纯依靠压力推进所造成的浆液拥堵，提供了一种进行漏水处理的化学灌浆装置及灌浆方法。本发明采用的技术方案:
一种风引化学灌浆装置，它包括灌浆泵、空气压缩机、风浆混合器及相应管路，在管路中间设有风浆混合器，风浆混合器上设有进风管、进浆管和出浆口，进风管与空气压缩机的第一出风管相连，进浆管与灌浆泵的出浆管相连接，出浆口与灌浆埋管相连接，从空气压缩机引出的第二出风管与进风埋管相连，在所述的进风管的前端、进浆管前端和进风埋管上分别设有阀门。上述的风浆混合器还包括风浆混合腔和喷嘴，风浆混合器的进风管与进浆管采用嵌套结构，在喷嘴处高速气体使浆液迅速雾化，进而在风浆混合腔内充分混合。上述在所述的进风管的前端、进浆管前端和进风埋管上还分别设有压力表和流量表。上述的风浆混合器后端的管路上设有逆止阀。上述的装置进行化学灌浆的方法，包括以下步骤:
1)压风步骤:
先打开进风管的阀门和风浆混合器进风管的阀门，向结构缝内压入高压风，利用风在复杂缝隙中的良好穿透性，以风驱水，在缝隙内形成气体空腔的同时清理灌浆通道；
2)风浆混合体步骤:
维持上一阶段的风压不变，打开进浆管前端的阀门，形成并压入风浆混合体，利用一种性质和状态介于气体与液体之间气液混合物，在缝隙内能有效传递压力，减小沿程压力损失，并通过控制风浆混合器进风管的阀门的开度，逐级减小风浆混合器中进风压力，风浆混合体的浓度由稀至浓变化，且进风埋管的持续进风，在保证主要渗漏通道畅通的同时，使浆液能对开度较小的次要渗漏通道进行有效的填充；
3)压纯浆步骤:
待完成次要渗漏通道的填充后，稳定进浆压力，逐渐关闭进风管上的阀门，逐级减小进风压力，对缝内的主要渗漏通道进行灌注，直至迎水面流冒浓浆或者进浆量达到预期后关闭进浆阀门，灌浆结束。上述的进行化学灌浆的方法，
压风步骤要求风压力控制在该处静水压力的2.0 3.0倍，压风持续时间为10 30min ；
风浆混合体步骤要求风浆混合器的进浆压力维持在进风管压力的1.2 1.8倍，且风浆混合器进风管压力分3级递减，单级稳压时间控制范围10 15min ；
压纯浆步骤要求进风压力分3级递减，单级稳压时间控制范围5 lOmin。本发明取得的技术效果:
1)采用灌浆泵、空气压缩机、风浆混合器、管路相应的阀门控制系统组成，实现了压风、风浆混合、压纯浆过程的不间断连续进行，以风赶水，可有效避免浆液在行浆过程中与水反应而造成拥堵；
2)在风浆混合器中所形成的风浆混合体，即在高压状态下一种介于气体与液体之间的气液混合物，其粘度系数相对较小，能有效传递压力，减小沿程压力损失，大大提高了浆液的扩散距离和填充效果；
3)气体无孔不入，对较细小的缝隙随着风浆混合浓度的减小，冒气的细小缝隙也随之消失，减小了浆液在狭窄区域或细小缝隙的拥堵，漏水处理效果彻底；
4)风引化学灌浆能对漏水通道形成有效地填充，不对原有结构(止水系统)造成损坏，也不会因为局部封堵而造成缝内静水压力增加，是一种无损伤化灌施工方法。
图1为本发明的结构示意 图2为本发明的施工示意图。图中1.灌浆泵，2.空气压缩机，3.出浆管，4.压力表，5.流量表，6.阀门，7.风衆混合器，8.第一出风管,9.压力表，10.流量表，11.阀门，12.第二出风管，13.压力表，14.流量表，15.阀门，16.进风管，17.进浆管，18.喷嘴，19.风浆混合腔，20.逆止阀，21.出浆口，22.灌浆埋管，23.进风埋管，24.结构缝缝面，25.塑料止水片，26.紫铜止水片，27.结构梁，28.封闭孔，29.楼梯平台，30.楼梯踏步。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。参见图1，一种风引化学灌浆装置，它包括灌浆泵1、空气压缩机2、风浆混合器7及相应管路，在管路中间设有风浆混合器，风浆混合器上设有进风管16、进浆管17和出浆口21，进风管与空气压缩机的第一出风管8相连，进浆管与灌浆泵I的出浆管3相连接，出浆口与灌浆埋管22相连接，从空气压缩机引出的出风管12与进风埋管23相连，在所述的进风管的前端、进浆管前端和进风埋管上分别设有阀门11、6、15。所述的风浆混合器7还包括风浆混合腔19和喷嘴18，风浆混合器的进风管与进浆管采用嵌套结构，在喷嘴18处高速气体使浆液迅速雾化，进而在风浆混合腔内充分混合。在所述的进风管的前端、进浆管前端和进风埋管上还分别设有压力表9、4、13和流量表10、
5、14。所述的风浆混合器后端的管路上设有逆止阀20。利用风引化学灌浆装置进行化学灌浆的方法，包括以下步骤:
1)压风步骤:
先打开进风管的阀门15和风浆混合器7进风管的阀门11，向结构缝内压入高压风，利用风在复杂缝隙中的良好穿透性，以风驱水，在缝隙内形成气体空腔的同时清理灌浆通道；
2)风浆混合体步骤:
维持上一阶段的风压不变，打开进浆管前端的阀门6，形成并压入风浆混合体，利用一种性质和状态介于气体与液体之间气液混合物，在缝隙内能有效传递压力，减小沿程压力损失，并通过控制风浆混合器进风管的阀门11的开度，逐级减小风浆混合器中进风压力，风浆混合体的浓度由稀至浓变化，且进风埋管23的持续进风，在保证主要渗漏通道畅通的同时，使浆液能对开度较小的次要渗漏通道进行有效的填充；
3)压纯浆步骤: 待完成次要渗漏通道的填充后，稳定进浆压力，逐渐关闭进风管上的阀门15，逐级减小进风压力，对缝内的主要渗漏通道进行灌注，直至迎水面流冒浓浆或者进浆量达到预期后关闭进浆阀门6，灌浆结束。上述压风步骤要求风压力控制在该处静水压力的2.0 3.0倍，压风持续时间为10 30min ;风浆混合体步骤要求风浆混合器的进浆压力维持在进风管压力的1.2 1.8倍，且风浆混合器进风管16压力分3级递减，单级稳压时间控制范围10 15min ;压纯浆步骤要求进风压力分3级递减,单级稳压时间控制范围5 lOmin。参见图2，一个利用风引化学灌浆装置进行化学灌浆的方法的具体施工例子:
需要处理的漏水部位为葛洲坝一号闸左3块楼梯井墙角▽ 27.80m ▽ 35.0Om区段结
构缝，是船闸设备楼与电厂安装间结构分缝，年平均渗漏量在60 L/min左右，水源为下游尾水。I)在结构缝(24) V 27.80m ▽ 50.0Om区段骑缝钻设Φ 56mm灌浆孔，孔间平均间距在2000mm，孔深850mm(止水埋深1000mm)，共计钻设灌浆孔12个。同时针对因楼梯平台29、结构梁27等遮挡缝面而不能进行嵌缝的部位，进行骑缝钻封闭孔28，预先灌注化学浆液作为封闭止浆塞，对漏水进行集中引流。2)埋设灌浆管嵌缝:
采用3/4英寸镀锌管外套内径25_耐高压胶管埋设，外用高强耐水材料进行封闭；对于结构缝19缝面进行凿槽，清除槽内填充物、浮渣等杂物后，采用高压水(水压0.20MPa)冲洗，确保结构缝清晰可见，缝口无充填物，然后用高强耐水材料缝面进行嵌填。3)密封检查:
灌浆管埋设及嵌缝完成后，按照自下而上的顺序，依次对各个灌浆管进行压风试验。根据本次压风试验结果，下部2根灌浆埋管在压风时均未起压，且在压风过程中观察到电厂尾水部位迎水面源头出有较多气泡冒出，说明上述2根埋管可灌性较好。因此，选取最下部两根埋管分别作为主力灌浆埋管23和进风埋管22。4)灌浆过程:分为三个步骤。第一为压风步骤。先打开进风管阀门15和风浆混合器7进风管阀门11，向结构缝内压入高压风，风流量为600 L/min，风压力0.24Mpa，压风持续时间为30min ；
第二为风浆混合体步骤。维持上一阶段的风压不变，打开进浆阀门6，进浆压力为
0.3Mpa，压入风浆混合体，并通过控制风浆混合器进风阀门11的开度，分3次逐级减小进风管压力，即单次压力减小为0.08MPa，单级稳压时间控制范围10 15min ；
第三个为压纯浆步骤。完成对次要渗漏通道的填充后，稳定进浆压力，逐渐关闭进风埋管阀门15，逐级减小进风压力，对缝内的主要渗漏通道进行灌注，直至迎水面流冒浓浆或者进浆量达到预期后关闭进浆阀门6，灌浆结束。
权利要求
1.一种风引化学灌浆装置，它包括灌浆泵(I)、空气压缩机(2)、风浆混合器(7)及相应管路，其特征在于:在管路中间设有风浆混合器，风浆混合器上设有进风管(16)、进浆管(17)和出浆口(21)，进风管与空气压缩机的第一出风管(8)相连，进浆管与灌浆泵(I)的出浆管(3)相连接，出浆口与灌浆埋管(22)相连接，从空气压缩机引出的第二出风管(12)与进风埋管(23)相连，在所述的进风管的前端、进浆管前端和进风埋管上分别设有阀门(11、6、15)。
2.根据权利要求1所述的风引化学灌浆装置，其特征在于:所述的风浆混合器(7)还包括风浆混合腔(19)和喷嘴(18)，风浆混合器的进风管与进浆管采用嵌套结构，在喷嘴(18)处高速气体使浆液迅速雾化，进而在风浆混合腔内充分混合。
3.根据权利要求1或2所述的风引化学灌浆装置，其特征在于:在所述的进风管的前端、进浆管前端和进风埋管上还分别设有压力表(9、4、13)和流量表(10、5、14)。
4.根据权利要求1或2所述的风引化学灌浆装置，其特征在于:所述的风浆混合器后端的管路上设有逆止阀(20)。
5.利用权利要求1-4任一所述的装置进行化学灌浆的方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)压风步骤: 先打开进风管的阀门(15)和风浆混合器(7)进风管的阀门(11)，向结构缝内压入高压风，利用风在复杂缝隙中的良好穿透性，以风驱水，在缝隙内形成气体空腔的同时清理灌浆通道； 2)风浆混合体步骤: 维持上一阶段的风压不变，打开进浆管前端的阀门(6)，形成并压入风浆混合体，利用一种性质和状态介于气体与液体之间气液混合物，在缝隙内能有效传递压力，减小沿程压力损失，并通过控制风浆混合器进风管的阀门(11)的开度，逐级减小风浆混合器中进风压力，风浆混合体的浓度由稀至浓变化，且进风埋管(23)的持续进风，在保证主要渗漏通道畅通的同时，使浆液能对开度较小的次要渗漏通道进行有效的填充； 3)压纯浆步骤: 待完成次要渗漏通道的填充后，稳定进浆压力，逐渐关闭进风管上的阀门(15)，逐级减小进风压力，对缝内的主要渗漏通道进行灌注，直至迎水面流冒浓浆或者进浆量达到预期后关闭进浆阀门(6 )，灌浆结束。
6.根据权利要求5所述的进行化学灌浆的方法，其特征在于: 压风步骤要求风压力控制在该处静水压力的2.0 3.0倍，压风持续时间为10 30min ； 风浆混合体步骤要求风浆混合器的进浆压力维持在第一进风管压力的1.2 1.8倍，且风浆混合器进风管(16)压力分3级递减，单级稳压时间控制范围10 15min ； 压纯浆步骤要求进风压力分3级递减，单级稳压时间控制范围5 lOmin。
全文摘要
本发明涉及一种风引化学灌浆装置，它包括灌浆泵、空气压缩机、风浆混合器及相应管路，在管路中间设有风浆混合器，风浆混合器上设有进风管、进浆管和出浆口，进风管与空气压缩机的第一出风管相连，进浆管与灌浆泵的出浆管相连接，出浆口与灌浆埋管相连接，从空气压缩机引出的第二出风管与进风埋管相连，在所述的进风管的前端、进浆管前端和进风埋管上分别设有阀门。还涉及一种理由上述装置进行灌浆的方法。本发明实现了压风、风浆混合、压纯浆过程的不间断连续进行，以风赶水，可有效避免浆液在行浆过程中与水反应而造成拥堵。
文档编号E02D15/00GK103161166SQ20131007925
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者冉晓俊, 古建生, 王辉, 王黎明, 史冬庆, 刘新, 廖源, 陈国仿, 陈明华 申请人:长江三峡通航管理局